Modele chemiczne przewidują toksyczność
Przewidywanie toksyczności chemicznej po wprowadzeniu do łańcucha pokarmowego ma duże znaczenie dla zachowania zdrowia ludzi oraz zapobiegania jego zagrożeniom. Celem europejskiego projektu EASYRING było zdobycie dokładniejszych informacji na temat występujących w środowisku poziomów zanieczyszczeń oraz ich efektów biologicznych w przypadku zwierząt wodnych, a co za tym idzie, zagrożeń następczych dla systemów ssaków. Testy toksyczności były tradycyjnie oparte na próbach in vivo, ale występują naciski, by ograniczyć testowanie na zwierzętach z powodów ekonomicznych i etycznych. Sytuacja ta dostarczyła motywacji zespołowi projektowemu z uniwersytetu Liverpool John Moores University, który zajął się przewidywaniem aktywności biologicznej na podstawie struktury molekularnej zanieczyszczenia. Metody tego typu są zwane zbiorczo ilościowymi zależnościami struktura-aktywność (QSAR). W miarę postępu nauki zaczynają one być uznawane za realistyczną opcję oceny poziomów zagrożenia stwarzanego przez cząsteczki toksyczne dla systemów biologicznych. Celem badań była grupa związków znanych jako mimiki estrogenów. Do tych cząsteczek estrogenowych należą między innymi hormony naturalne i syntetyczne, pestycydy oraz ftalany pochodzące z przemysłu tworzyw sztucznych. Postulowano wpływ związków z tej grupy na pogorszenie parametrów nasienia zwierząt i ludzi oraz na występowanie nowotworów układu rozrodczego. Zespół uprościł przewidywanie toksyczności, eliminując potencjalne cząsteczki, które nie wywierałyby efektu estrogenowego. Najpierw badacze zastosowali filtry odrzucające w postaci określonych cech cząsteczek. Najistotniejszymi kryteriami okazały się obecność pierścienia i zakres mas cząsteczkowych. Drugi etap racjonalizacji dotyczył powinowactwa do potencjalnych toksyn; dla każdej z cząsteczek wyznaczono dokładną wartość powinowactwa do receptora (RBA). Inne działania podjęte przez zespół objęły zmienność potencjalnie zaangażowanych organizmów żywych. Przeprowadzono porównawczą analizę pola molekularnego (CoMFA) połączoną z analizami zależności struktura-aktywność (SAR). Zespół zidentyfikował ponadto szereg miejsc strukturalnych istotnych z punktu widzenia wiązania i przeprowadził ilościową analizę zależności aktywność-aktywność (QAAR) w celu porównania wyników badań biologicznych. Europejskie organizacje branżowe uzgodniły poparcie dla rozwiązań alternatywnych dla przeprowadzania testów na zwierzętach, zaś WE aktywnie popiera to dążenie, inwestując miliony euro. Wyniki te mogą stanowić cenny wkład w likwidację zbędnego przeprowadzania testów na zwierzętach, które mogą być nieludzkie, kosztowne i czasochłonne.
